世界范围内的能源问题和环境问题使生物质能源得到广泛关注,结构复杂的植物细胞壁是生物质的主要原料,生物质能源生产过程中的高昂成本主要由细胞壁的抗降解屏障引起。因此,弄清细胞壁结构并找到影响细胞壁降解的主要因子是发展生物质能的关键。目前,纤维素、半纤维素和木质素含量对生物质降解效率的影响已有较多研究,纤维素结晶度、半纤维素支链取代率(分支度)和木质素的单体组成对降解效率的影响也已比较清楚,但这些实验结果缺乏细胞壁整体结构对降解效率影响和木质纤维素结构直观观察的研究。本研究基于原子力显微技术,主要以降解效率差异显著的芒草和水稻材料为研究对象,建立了木质纤维素的原子力显微镜观察方法,发现了影响生物质降解效率的木质纤维素关键―沟槽‖结构,并初步解释纤维素酶在―沟槽‖结构形成中的关键作用。所取得的主要结果如下:1.建立芒草木质纤维素表面结构原子力观察的最优处理条件为:将CBHI处理后残渣,采用二氧氯环(1,4-dioxane)处理,然后用2M Na OH在85℃下水浴2小时;水稻的最优条件为:4M KOH在25℃水浴处理12小时。在芒草、水稻、小麦、玉米、甜高粱及斑茅中都观察到纤维素的―沟槽‖结构。2.通过芒草和水稻降解高低差异材料比较分析,证明―沟槽‖是影响生物质降解效率的关键结构。与降解效率低的材料相比,降解效率高的材料―沟槽‖的数量更多,―沟槽‖间距离更小,这一结果在芒草和水稻中一致。3.初步探索―沟槽‖结构形成的原因,体内和体外分析芒草和水稻材料纤维素酶活发现,高降解效率材料纤维素酶活性高于低降解效率材料,推测纤维素酶在―沟槽‖结构的形成中起重要作用。